Smering is het proces of de techniek waarbij een smeermiddel wordt gebruikt om wrijving en slijtage bij contact tussen twee oppervlakken te verminderen. De studie van smering is een discipline op het gebied van tribologie.
Smeermiddelen kunnen vaste stoffen zijn (zoals molybdeendisulfide MoS2), vaste/vloeibare dispersies (zoals vet), vloeistoffen (zoals olie of water), vloeistof-vloeistofdispersies of gassen.
Vloeistofgesmeerde systemen zijn zo ontworpen dat de uitgeoefende belasting gedeeltelijk of volledig wordt gedragen door hydrodynamische of hydrostatische druk, wat de interactie met het vaste lichaam (en bijgevolg wrijving en slijtage) vermindert. Afhankelijk van de mate van oppervlaktescheiding kunnen verschillende smeerregimes worden onderscheiden.
Adequate smering zorgt voor een soepele, continue werking van machine-elementen, vermindert de mate van slijtage en voorkomt overmatige spanningen of vastlopen op lagers. Wanneer de smering kapot gaat, kunnen componenten vernietigend tegen elkaar wrijven, wat kan leiden tot hitte, plaatselijk laswerk, destructieve schade en defecten.
Smering is de beheersing van wrijving en slijtage door de introductie van een wrijvingsverminderende film tussen bewegende oppervlakken die in contact komen. Het gebruikte smeermiddel kan een vloeibare, vaste of plastic substantie zijn.
Hoewel dit een geldige definitie is, realiseert het niet alles wat smering werkelijk bereikt.
Er kunnen veel verschillende stoffen worden gebruikt om een oppervlak te smeren. Olie en vet zijn de meest voorkomende. Vet bestaat uit olie en een verdikkingsmiddel om de consistentie te verkrijgen, terwijl de olie eigenlijk smeert. Oliën kunnen synthetisch, plantaardig of mineraal zijn, evenals een combinatie hiervan.
De toepassing bepaalt welke olie, gewoonlijk de basisolie genoemd, moet worden gebruikt. In extreme omstandigheden kunnen synthetische oliën gunstig zijn. Waar het milieu van belang is, kunnen plantaardige basisoliën worden gebruikt.
Smeermiddelen die olie bevatten, hebben additieven die eigenschappen in de basisolie versterken, toevoegen of onderdrukken. De hoeveelheid additieven is afhankelijk van het type olie en de toepassing waarvoor het gebruikt gaat worden. Aan motorolie kan bijvoorbeeld een dispergeermiddel zijn toegevoegd.
Een dispergeermiddel houdt onoplosbare materie samen om te worden verwijderd door het filter bij de circulatie. In omgevingen die extreme temperaturen ondergaan, van koud tot heet, kan een viscositeitsindex (VI) verbeteraar worden toegevoegd. Deze additieven zijn lange organische moleculen die bij koude omstandigheden bij elkaar blijven en in warmere omgevingen ontrafelen.
Dit proces verandert de viscositeit van de olie en zorgt ervoor dat deze beter kan vloeien in koude omstandigheden, terwijl de eigenschappen bij hoge temperaturen behouden blijven. Het enige probleem met additieven is dat ze uitgeput kunnen raken en om ze weer op een voldoende niveau te brengen, moet het olievolume in het algemeen worden vervangen.
De primaire functies van een smeermiddel zijn:
Soms worden de functies van het verminderen van wrijving en het voorkomen van slijtage door elkaar gebruikt. Wrijving is echter de weerstand tegen beweging en slijtage is het verlies van materiaal als gevolg van wrijving, contactmoeheid en corrosie. Er is een significant verschil. In feite veroorzaakt niet alles wat wrijving veroorzaakt (bijv. vloeistofwrijving) slijtage, en niet alles wat slijtage veroorzaakt (bijv. cavitatie-erosie) veroorzaakt wrijving.
Het verminderen van wrijving is een hoofddoel van smering, maar er zijn nog veel meer voordelen van dit proces. Smeerfilms kunnen corrosie helpen voorkomen door het oppervlak te beschermen tegen water en andere bijtende stoffen. Daarnaast spelen ze een belangrijke rol bij het beheersen van contaminatie binnen systemen.
Het smeermiddel werkt als een leiding waarin het verontreinigingen naar de te verwijderen filters transporteert. Deze vloeistoffen helpen ook bij temperatuurbeheersing door warmte van oppervlakken te absorberen en deze naar een punt met lagere temperatuur over te brengen waar het kan worden afgevoerd.
Er zijn drie verschillende soorten smering:grenssmering, gemengde en volledige film. Elk type is anders, maar ze vertrouwen allemaal op een smeermiddel en de additieven in de oliën om te beschermen tegen slijtage.
Vloeistoffilmsmering is het smeerregime waarbij, door viskeuze krachten, de belasting volledig wordt ondersteund door het smeermiddel in de ruimte of spleet tussen de bewegende delen ten opzichte van een ander object (de gesmeerde verbinding), en vast-vast contact wordt vermeden .
Bij hydrostatische smering wordt externe druk uitgeoefend op het smeermiddel in het lager om de vloeibare smeerfilm te behouden waar deze er anders uit zou worden geperst.
Bij hydrodynamische smering pompt de beweging van de contactoppervlakken, evenals het ontwerp van het lager, smeermiddel rond het lager om de smeerfilm te behouden. Dit ontwerp van het lager kan slijten wanneer het wordt gestart, gestopt of omgekeerd, omdat de smeerfilm afbreekt.
De basis van de hydrodynamische theorie van smering is de Reynolds-vergelijking. De heersende vergelijkingen van de hydrodynamische theorie van smering en enkele analytische oplossingen zijn te vinden in de referentie.
Meestal voor niet-conforme oppervlakken of hogere belastingscondities, lijden de lichamen aan elastische spanningen bij het contact. Een dergelijke spanning creëert een dragend gebied, dat een bijna parallelle opening biedt waar de vloeistof doorheen kan stromen.
Net als bij hydrodynamische smering, genereert de beweging van de contactlichamen een door stroming geïnduceerde druk, die fungeert als de dragende kracht over het contactgebied. In dergelijke hogedrukregimes kan de viscositeit van de vloeistof aanzienlijk stijgen.
Bij volledige film elastohydrodynamische smering scheidt de gegenereerde smeerfilm de oppervlakken volledig. Vanwege de sterke koppeling tussen de hydrodynamische werking van het smeermiddel en de elastische vervorming bij contact met vaste stoffen, is dit smeerregime een voorbeeld van interactie tussen vloeistof en structuur.
De klassieke elastohydrodynamische theorie houdt rekening met de vergelijking van Reynold en de vergelijking van elastische doorbuiging om de druk en vervorming in dit smeerregime op te lossen. Contact tussen verheven vaste delen of oneffenheden kan ook optreden, wat leidt tot een gemengde smering of grenssmering.
De hydrodynamische effecten zijn verwaarloosbaar. De lichamen komen dichter bij elkaar bij hun oneffenheden; de hitte die wordt ontwikkeld door de lokale druk veroorzaakt een aandoening die stick-slip wordt genoemd, en sommige oneffenheden breken af.
Bij verhoogde temperatuur- en drukomstandigheden reageren chemisch reactieve bestanddelen van het smeermiddel met het contactoppervlak, waardoor een zeer resistente, taaie laag of film wordt gevormd op de bewegende vaste oppervlakken (grensfilm) die in staat is de belasting te dragen en grote slijtage of afbraak is vermeden. Grenssmering wordt ook gedefinieerd als dat regime waarin de belasting wordt gedragen door de oneffenheden van het oppervlak in plaats van door het smeermiddel.
Dit regime ligt tussen de volledige film elastohydrodynamische en grenssmering regimes. De gegenereerde smeerfilm is niet voldoende om de lichamen volledig te scheiden, maar de hydrodynamische effecten zijn aanzienlijk.
Smering is vereist voor de juiste werking van mechanische systemen zoals zuigers, pompen, nokken, lagers, turbines, tandwielen, rollenkettingen, snijgereedschappen, enz. waar zonder smering de druk tussen de oppervlakken in de onmiddellijke nabijheid voldoende warmte zou genereren voor een snel oppervlak schade die in een grovere toestand de oppervlakken letterlijk aan elkaar kan lassen en vastlopen kan veroorzaken.
In sommige toepassingen, zoals zuigermotoren, sluit de film tussen de zuiger en de cilinderwand ook de verbrandingskamer af, waardoor wordt voorkomen dat verbrandingsgassen in het carter ontsnappen.
Als een motor onder druk moet worden gesmeerd, bijvoorbeeld glijlagers, zou er een oliepomp en een oliefilter zijn. Op vroege motoren (zoals een Sab-scheepsdiesel), waar voeding onder druk niet vereist was, zou spatsmering voldoende zijn.
